На какво ни научи гигантската прашна буря на Марс

Това анимирано изображение мига две версии на 11 май 2016 г., селфи от марсохода на НАСА Curiosity Mars в пробит образец, наречен „Okoruso“. В една версия, камери на мачтата на роувъра са изправени върху ръката на камерата, заснемаща портрета. В другата те са обърнати встрани. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / MSSS.

От Лони Шехтман, Център за космически полети на Годард на НАСА.

Глобалната марсианска прашна буря от лято 2018 - тази, която потиска слънчевата светлина в продължение на седмици и извади любимия роувър Opportunity на НАСА от бизнеса - предложи безпрецедентна възможност за обучение. За първи път хората имаха осем космически кораба, които обикалят около Марс или преливат повърхността му - най-големият кадър от роботизирани изследователи, които някога наблюдават глобална прашна буря.

Учените по целия свят все още анализират поредици от данни, но предварителните доклади включват представа за това как масивните прашни бури биха могли да засегнат древната марсианска вода, ветрове и климат и как биха могли да повлияят на бъдещото време и слънчевата енергия.

Изображения, показващи настъпващата глобална прахова буря, направена от Mast Camera на Curiosity между Sol 2075 и Sol 2170 на Марс, която би паднала между 8 юни 2018 г. и 13 септември 2018 г. на Земята. Изображения чрез NASA / JPL-Caltech / Йоркския университет.

Марсийските прашни бури са често срещани, особено през пролетта и лятото на южното полукълбо. Те са склонни да издържат няколко дни и могат да покрият региони на планетата с размерите на Съединените щати. Но обкръжаващите планетата са непредсказуеми, понякога закъсняват с месеци. Защо? Скот Гузевич, атмосферен учен от центъра за космически полети на Годард в НАСА в Грийнбелт, Мериленд, е водещ изследовател в разследването на прашната буря на НАСА. Той каза:

Все още не знаем какво води до променливостта, но бурята за 2018 г. дава още една точка от данни.

НАСА видя за пръв път глобална прахова буря през 1971 г., когато космическият кораб „Маринър 9“ - първият на орбита на друга планета - пристигна на червена планета, обхваната от прах. Оттогава наблюдаваме глобални бури през 1977 г. (два пъти), 1982, 1994, 2001, 2007 и 2018 година.

Ето три неща, които видяхме от космоса и от земята по време на неотдавнашната глобална прашна буря, която помогна за справяне с някои открити въпроси и разкри нови:


Водородните атоми избягат от горната атмосфера на Марс, докато водата, съдържаща тежък водород (деутерий), остава в капан на планетата. Бягството на водород помогна да се превърне Марс от мокра планета преди 4, 5 милиарда години в сух свят днес. Видео през центъра за космически полети на Годард от НАСА .

1. Може ли глобалните прашни бури да издухат водата на планетата?

Учените откриха множество доказателства, че Марс е имал реки, езера и може би дори океани с вода преди милиарди години. Сухите речни кори, древните брегове и солената химия на повърхността са улики. Но защо голяма част от водата изчезна? И как? Джеронимо Вилануева, марсиански воден експерт в НАСА Годард, каза:

Глобалната прашна буря може да ни даде обяснение.

Вилануева е работила с колегите си от ЕКА (Европейската космическа агенция) и от Русия космическата агенция Роскосмос, за да потвърди, че мощни, глобални прашни бури изглеждат, че издигат водни пари от типичната си надморска височина от 12 мили (20 км) над повърхността на Марсиан до много по-високи възвишения най-малко 50 мили (80 км). Марс разузнавателен орбитър на НАСА наблюдава подобно явление през 2007 г.

Чрез изтласкване на вода в горната атмосфера глобалните прахови бури могат да пречат на водния цикъл на планетата, предотвратявайки кондензацията на H2O и обратно към повърхността. На Земята H2O пада обратно надолу като дъжд или сняг. Същият процес можеше да съществува на Марс преди милиарди години.

На по-голяма надморска височина, където марсианската атмосфера е особено слаба, Вилануева и неговите колеги спекулират, слънчевата радиация може лесно да проникне, за да разгради водните молекули и да издуха техните компоненти в космоса. Вилануева, която е прекарала кариерата си, опитвайки заедно историята на водата на Марс, каза:

Когато донесете вода в по-високи части на атмосферата, тя се издухва толкова по-лесно.

Вилануева и неговите колеги съобщават на 10 април 2019 г. в рецензираното списание Nature, че са открили доказателства за задържане на водна пара, използвайки ExoMars Trace Gas Orbiter на Марс, космически кораб, управляван от ESA и Roscosmos. Орбитърът измерва молекулите на водата на различна височина преди и след бурята 2018 година. Учените за първи път видяха, че всички видове водни молекули (има по-леки и по-тежки) достигат до пейзажния район на горната атмосфера, което беше важно вникване в това как водата може да изчезва от Марс. Сега, казва Вилануева, учените ще трябва да вземат предвид тази нова информация при прогнозите си за това колко вода е текла на древен Марс и колко време е било необходимо, за да изчезне.

Повърхността на Марс е покрита от постоянно изместващ се пясък, издухан от планетите. Това създава постоянно развиващ се пустинен пейзаж с разнообразни и поразителни дюни. По цял Марс се срещат насипни пясъци, вариращи на височина от няколко десетки фута до по-високи от някои от най-високите небостъргачи на Земята. Снимките, направени от инструмента HiRISE на борда на космическия кораб Mars Reconnaissance Orbiter на Mars, позволиха на учените да изучават Marsnes дюни с безпрецедентни детайли. Подобрените цветни изгледи, заснети от орбита, разкриват характеристики на тяхната форма, състав и движения във времето, давайки улики за динамичната атмосфера и текущия климат на планетата. Изображение чрез NASA / JPL / University of Arizona.

2. Глобалните прашни бури изглежда не променят значително марсианските пясъчни дюни

За учените, които проследяват пясъчните дюни, които се изместват на сантиметри по повърхността, световната прашна буря предложи критични доказателства при изследването си на моделите на вятъра на червената планета. Само силните ветрове по време на глобална прашна буря биха могли да преместят обширните дюни на планетата, според учените веднъж, като се има предвид, че супер тънката атмосфера на Марс прави вятъра със скорост 100 километра в час (160 км / ч) като вятър. И все пак изображенията от орбитите и десантите през десетилетията разкриват, че марсианският пясък се движи непрекъснато, което загатва, че за това не са му нужни силни пориви. Това беше изненада за изследователите.

Сега, след като учените най-накрая трябваше да наблюдават глобална прашна буря от земята през погледа на роувъра на НАСА Curiosity, те забелязаха още една изненадваща характеристика на марсианския вятър: изглежда, че силните пориви не движат пясък повече от нормалното. Марая Бейкър е доктор. студент от университета Джон Хопкинс, който помага за проследяване на промените в марсианските пясъчни вълнички. Тя каза:

Това добави към общата загадка как се държи вятърът на Марс.

Текущият анализ на целия марсиански глобус ще разкрие дали Гейл Кратер, където Curiosity върви, е уникален. В крайна сметка сърцето на бурята беше над Opportunity, което се носеше от другата страна на земното кълбо от Curiosity. Плюс това, вятърът може да се държи различно вътре в Гале Кратер, отбелязват учените. Гузевич каза:

Бяхме ли приютени? Това е възможно.

Ако се окаже, че пясъчните дюни не са се изместили много навсякъде на Марс по време на бурята, може да има основателна причина, Бейкър заяви:

Ветровете, завихрящи се в праха наоколо, може да не са едно и също нещо като ветровете по повърхността.

Някои учени смятат, че когато прахът се вдигне в атмосферата по време на глобална буря, блокирайки слънчевата светлина да достигне повърхността, той изключва процеса на генериране на вятър близо до земята, който при нормални условия се индуцира от температурни колебания между въздуха и повърхност.

Каквато и да е причината да се окаже, разбирането на поведението на пясъчните дюни днес ни помага да разкрием древния климат на Марс, казва Бейкър.

Можем да разгледаме пясъчниците във формата на вятър на повърхността и да погледнем дюни, които се движат сега, и да кажем: „Добре, какво говори за условията, които са били тук преди милиарди години, когато тези дюни се движеха и сега са циментирани в рок записа?


Навигационните камери на борда на марсохода „Curiosity Mars“ на НАСА наблюдават няколко вихрушки, пренасящи марсиански прах през Гале Кратер през 2017 г. Праховите дяволи са резултат от слънчевото греене, затоплящо земята, което предизвиква конвективно издигане на въздуха. Всички прахови дяволи се виждаха в южна посока от роувъра. Времето се ускорява и контрастът е модифициран, за да се улесни видимостта на кадрите в кадър. Видео чрез NASA / JPL-Caltech / TAMU.

3. Праховите бури правят изчезването на прахови дяволи, почистващи роувър

Праховите дяволи, които са въртящи се колони от въздух и прах, са често срещани на Марс. Те се образуват, когато горещият въздух от повърхността се издигне, създавайки въздушен поток, който образува вихър. Тези дяволи са полезни за почистване на прах от панелите на космически кораби, работещи със слънчева енергия, като InSight, когато преминават над тях. По този начин е важно да разберете колко често те се появяват.

Роувърът Curiosity се захранва от ядрена батерия, която му позволява да събира данни, докато Opportunity презимува, с минимална слънчева светлина, достигаща до слънчевите панели. Чрез любопитството научихме, че праховите дяволи изчезват по време на прашна буря, точно когато са ни най-необходими и месеци след това. Това се случва поради прекъсване на същия процес на генериране на вятър, който може да повлияе на движението на пясъчни дюни.

Гузевич казва, че разбирането на въздействието на глобалната буря върху прашните дяволи е важно при планирането как да се захранва оборудването по време на бъдещите мисии на Марс. Той каза:

Трябва да сте подготвени да минете известно време, преди следващият ви дявол за прах да премине и да ви почисти.

Долен ред: Три неща, които учените научиха от глобалната прашна буря на 2018 г. на Марс.

Източник: Марс научна лаборатория Наблюдения на 2018 / Mars Year 34 Global Dust Storm

Източник: Марсианска прахова буря върху атмосферните H2O и D / H, наблюдавани от ExoMars Trace Gas Orbiter

Чрез НАСА